Біоелектричні живі клітини - перший крок на шляху до створення повноцінних кіборгів

 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року
 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року. Всі предмети! Детальніше...

 

Ідея керування функціонуванням біологічних живих клітин за допомогою спеціальної електроніки досить давно була лише предметом наукової фантастики. Але сучасні вчені вже деякий час ведуть дослідження в даному напрямку, бачачи в усьому цьому нові методи боротьби з різними захворюваннями. І, завдяки зусиллям групи вчених з університету Меріленда (University of Maryland, UM), електронне керування живими клітинами людського організму стало на один крок ближчим. Ці вчені розробили електрогенетичну «перемикаючу» систему, вбудували її в бактеріальні клітини і за її допомогою змогли керувати поведінкою одноклітинних організмів.

Головною проблемою в створенні електрогенетичної гібридної системи було те, що обидві її складові частини працюють абсолютно різними способами. Клітини, з яких складаються всі живі істоти, принаймні тут, на Землі, обмінюються інформацією з іншими клітинами за допомогою спеціальних молекулярних каналів. Використовуючи процес, званий експресією генної інформації, що зберігається в ДНК кожної клітини, всередині неї виробляються молекули, такі, як певні білки, ферменти і гормони, які і використовуються в якості носіїв інформації, що передається. Електронні ж системи, як нам добре відомо, для передачі інформації використовують потоки електронів, одержувані з джерела енергії.

На жаль, потоки електронів нездатні циркулювати всередині біологічних систем так само вільно, як по мідним провідникам. Однак, всередині живих клітин існують молекули, які здатні виступати в ролі непоганих провідників струму. Ці молекули, що відносяться до класу окислювально-відновних біомолекул, можуть накопичувати і вивільняти електрони від зовнішнього джерела під час хімічних реакцій окислення і відновлення, в яких вони беруть участь.

Біоелектричні живі клітини - перший крок на шляху до створення повноцінних кіборгів

Вченим вдалося внести в структуру окислювально-відновних біомолекул природного походження деякі зміни, які перетворили їх в провідник електричного струму, що тече від одного електрода до іншого. Глибина окислювальної і відновної реакції визначається величиною і напрямком текучого через молекулу струму, а при відключенні струму молекула продовжує зберігати свій поточний стан досить довгий час.

Модифіковані окислювально-відновні біомолекули, які були поміщені всередину одноклітинних організмів, стали працювати в якості «вимикачів», які активізують певні процеси генної експресії. Це, в свою чергу, дозволило керувати деякими з функцій одноклітинних організмів простим клацанням вимикача і натисканням кнопки.

В якості експерименту були створені мікроорганізми, які починали виробляти флуоресцентний зелений білок при отриманні відповідного електричного сигналу. І ці мікроорганізми в буквальному сенсі починали світитися, коли вони були «увімкнені» електричним способом. В інший вид експериментальних мікроорганізмів був вбудований механізм керування синтезом білка CheZ, який стимулює рухову функцію цих організмів. І за допомогою електричних сигналів вчені змогли керувати процесом рухів і переміщення модифікованих бактерій.

«Електроніка вже давно змінила наше повсякденне життя. І тепер, коли ми навчилися поєднувати електроніку і біологію, ми отримали можливість електронного керування нашим організмом на найменшому рівні, на рівні окремих клітин і укладеної в них ДНК» — розповідає Грегорі Пейн (Gregory Payne), учасник дослідницької групи, — «Все це має величезний потенціал для створення «розумних» гібридних біоелектронних пристроїв, які дозволять організму успішно боротися навіть з найважчими захворюв
аннями, наприклад, з раком».

Захисти свій комп’ютер та смартфон

ESET NOD32

Джерело: http://www.dailytechinfo.org





Залишити відповідь